汽缸蓋單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋單元，該汽缸蓋單元具有:殼體以及光道，在該殼體中布置有多個(gè)元件，該光道形成在該殼體中并且被分配給所述元件中的至少一個(gè)元件。
[0002]本發(fā)明還涉及一種用于測(cè)量?jī)?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋單元的元件的溫度的方法。
[0003]本發(fā)明最后涉及一種機(jī)動(dòng)車輛的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有，該發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體包括至少一個(gè)汽缸和至少一個(gè)活塞。
【背景技術(shù)】
[0004]在汽車工程領(lǐng)域，法律規(guī)定和客戶要求造就了低消耗且特定發(fā)動(dòng)機(jī)功率不斷增大的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。這種增大的功率密度引起作為廢熱從燃燒室排放到冷卻系統(tǒng)和周圍環(huán)境中的熱能的增加。這種增加的熱排放還引起內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的許多部件的熱負(fù)載增加，其中尤其是諸如活塞、氣門(mén)、汽缸蓋、排氣歧管和渦輪增壓器等元件經(jīng)受增加的熱負(fù)載。
[0005]漸增的熱負(fù)載通常是借助于增加的冷卻結(jié)構(gòu)措施和通過(guò)使用更高質(zhì)量的材料來(lái)抵消以確保發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。在本上下文中，結(jié)構(gòu)措施通常更有成本效益，而較高質(zhì)量的材料雖然更昂貴但需要的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度較小。
[0006]因此，在開(kāi)發(fā)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程中，必須考慮在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行期間某些元件的升溫并且尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行期間氣門(mén)的升溫，以便避免超過(guò)特定的溫度限。由于任何結(jié)構(gòu)的變化還可能導(dǎo)致某些部件在運(yùn)行期間的溫度變化，在開(kāi)發(fā)階段，必須連續(xù)確定某些元件的溫度。
[0007]為了確定在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行期間某些元件的溫度，例如，像氣門(mén)的溫度，通常使用就其材料硬度的變化而允許得出關(guān)于運(yùn)行溫度的結(jié)論的某些材料。此外，熱元件也集成在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的某些元件中，以便能夠測(cè)量運(yùn)行期間的溫度分布。
[0008]這些方法的缺點(diǎn)是溫度測(cè)量范圍小、測(cè)量精度低并且用于測(cè)量溫度的技術(shù)成本高，并且在某些情況下溫度測(cè)量在實(shí)際條件下不能進(jìn)行，因此所測(cè)量的運(yùn)行溫度存在不確定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的是使得一種汽缸蓋單元可供使用，其中在實(shí)際條件下有可能實(shí)現(xiàn)元件溫度的精確測(cè)量。此外，本發(fā)明的目的是使得一種用于測(cè)量汽缸蓋單元的元件的溫度的相應(yīng)改進(jìn)方法可供使用。
[0010]就開(kāi)篇提及的汽缸蓋單元而言所述目的以如下方式實(shí)現(xiàn):其中光道被分配有紅外檢測(cè)器，該紅外檢測(cè)器被設(shè)計(jì)成用于對(duì)來(lái)自所述至少一個(gè)元件的、通過(guò)光道的紅外輻射進(jìn)行檢測(cè)，以確定所述至少一個(gè)元件的溫度。
[0011]就開(kāi)篇提及的方法而言所述目的以如下方式實(shí)現(xiàn):汽缸蓋單元的元件的紅外輻射通過(guò)光道被檢測(cè)到，其中光道形成在汽缸蓋單元的殼體中，基于該紅外輻射確定至少一個(gè)元件的溫度。
[0012]由于汽缸蓋單元的待測(cè)元件的紅外輻射通過(guò)光道而被紅外檢測(cè)器檢測(cè)到，所以能夠以無(wú)接觸的方式確定溫度，從而不需要對(duì)待測(cè)元件進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造并且能夠在實(shí)際條件下測(cè)量溫度。此外，高溫式的測(cè)量提供了高精確度水平并同時(shí)提供了大的溫度范圍，在該溫度范圍內(nèi)能夠確定元件的溫度，其結(jié)果是有可能實(shí)現(xiàn)汽缸蓋單元的待測(cè)元件的溫度的精確確定。
[0013]因此，完全實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
[0014]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光道被實(shí)施成直線導(dǎo)管并且在一個(gè)軸向末端具有被分配給該至少一個(gè)元件的開(kāi)口。
[0015]結(jié)果是，能夠精確檢測(cè)該至少一個(gè)元件的紅外輻射，而來(lái)自汽缸蓋單元的其他部件的紅外輻射不影響測(cè)量。
[0016]還優(yōu)選的是在光道中布置有透明的密封元件，該密封元件使紅外傳感器相對(duì)于所述至少一個(gè)元件以氣密的方式密封。
[0017]結(jié)果是，用很少的技術(shù)成本便能夠測(cè)量汽缸蓋單元的被布置在壓力波動(dòng)巨大的區(qū)域中的元件，例如像排放氣體管道中的元件。
[0018]還優(yōu)選的是為紅外檢測(cè)器分配有被設(shè)計(jì)成用于使紅外輻射聚焦的光學(xué)元件。
[0019]結(jié)果是，能夠提高測(cè)量精度，因?yàn)榧t外輻射聚焦到紅外檢測(cè)器上。
[0020]在此特別優(yōu)選的是光學(xué)元件被布置在光道中。
[0021]結(jié)果是，紅外輻射的測(cè)量和聚焦能夠在待測(cè)元件附近進(jìn)行，其結(jié)果是測(cè)量結(jié)果同時(shí)變得更精確。
[0022]還優(yōu)選的是，光道連接至汽缸蓋單元的氣體管道，以檢測(cè)該氣體管道中的至少一個(gè)元件的溫度。
[0023]結(jié)果是，能夠測(cè)量汽缸蓋單元的溫度特別關(guān)鍵的區(qū)域，該區(qū)域在不應(yīng)用本發(fā)明的情況下僅能間接地測(cè)量或以極高的成本進(jìn)行測(cè)量。
[0024]還優(yōu)選的是，所述至少一個(gè)元件是汽缸蓋單元的氣門(mén)。
[0025]結(jié)果是，能夠精確地測(cè)量汽缸蓋單元的溫度特別關(guān)鍵的可動(dòng)元件，由此實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。
[0026]此處特別優(yōu)選的是，紅外檢測(cè)器的測(cè)量部穿過(guò)光道被以如下方式定位:對(duì)例如來(lái)自氣門(mén)的空槽部的紅外輻射進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果是，能夠測(cè)量氣門(mén)的特別關(guān)鍵的區(qū)域并且相應(yīng)地考慮通過(guò)結(jié)構(gòu)措施降低溫度。
[0027]還優(yōu)選的是紅外檢測(cè)器借助于光導(dǎo)體以光學(xué)方式連接至光道。
[0028]結(jié)果是，紅外檢測(cè)器能夠與汽缸蓋單元分開(kāi)地構(gòu)造，其結(jié)果是整個(gè)測(cè)量結(jié)構(gòu)對(duì)熱負(fù)載和污垢是不敏感的。
[0029]還特別優(yōu)選的是光導(dǎo)體被至少布置在光道中。
[0030]結(jié)果是，能夠避免紅外測(cè)量受到干擾，因?yàn)楣鈱?dǎo)體被安排在待測(cè)元件附近。
[0031]還優(yōu)選的是光道被實(shí)施成直線的管件并且具有氣密的、流體密封的側(cè)表面或者說(shuō)周面。
[0032]結(jié)果是，光道能夠穿過(guò)用于油和/或冷卻水的空間被布置在汽缸蓋中，其結(jié)果是甚至在汽缸蓋中的難以觸及的位置有可能實(shí)現(xiàn)紅外測(cè)量。
[0033]還優(yōu)選的是光道的內(nèi)表面具有深色和/或無(wú)光的涂層，以避免光道中的光反射。
[0034]總之，根據(jù)本發(fā)明的、帶有用于紅外測(cè)量的光道的汽缸蓋單元在任何開(kāi)發(fā)時(shí)間允許精確測(cè)量汽缸蓋單元的特定元件的溫度，從而有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)汽缸蓋的元件的熱負(fù)載的連續(xù)檢查。由于溫度測(cè)量是借助于紅外測(cè)量實(shí)施的，還能夠感測(cè)大的溫度范圍和同時(shí)高的絕對(duì)溫度，而不必提高相應(yīng)的待測(cè)元件的結(jié)構(gòu)成本。最后，由于紅外測(cè)量而能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，從而能實(shí)現(xiàn)對(duì)熱特性的接近于現(xiàn)實(shí)的檢查。
[0035]當(dāng)然，以上提到的這些特征以及仍將說(shuō)明的那些特征不僅能夠以特定組合使用，而且還能夠以其他組合使用或者單獨(dú)使用而不脫離本發(fā)明的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0036]在附圖中展示了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例并且在以下的說(shuō)明中對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，在附圖中:
[0037]圖1示出了具有用于測(cè)量溫度的紅外測(cè)量裝置的汽缸蓋單元的示意性圖示；
[0038]圖2示出了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的、具有用于紅外溫度測(cè)量的光道的汽缸蓋單元的透視剖視圖；
[0039]圖3示出了氣門(mén)循環(huán)期間汽缸蓋單元的氣門(mén)的溫度變化曲線；并且
[0040]圖4示出了從發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火運(yùn)行到發(fā)動(dòng)機(jī)拖拽工況轉(zhuǎn)變過(guò)程中汽缸蓋單元的氣門(mén)的溫度變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0041]圖1是汽缸蓋單元的局部示意圖的圖示，該汽缸蓋單元總體上用10指示。該汽缸蓋單元具有將汽缸蓋單元10與外面界定開(kāi)的殼體12，汽缸蓋單元10的在運(yùn)行期間相應(yīng)地升溫的多個(gè)元件被容納在該殼體12中。
[0042]汽缸蓋單元10連接至圖1中局部視圖中僅示意性展示的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體14，其中發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體14具有至少一個(gè)汽缸16。
[0043]汽缸蓋單元10具有周期性地打開(kāi)和關(guān)閉汽缸16燃燒室的多個(gè)氣門(mén)，以便將燃燒氣體饋送至汽缸16或?qū)⑴欧艢怏w從汽缸16排出。圖1是作為汽缸16的排氣門(mén)的氣門(mén)18的示意圖，所述氣門(mén)18關(guān)閉將汽缸16連接至排氣管22的排氣口 20。
[0044]由于現(xiàn)代內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的高功率密度，尤其是排氣門(mén)的熱負(fù)載非常高，其結(jié)果是在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、尤其是汽缸蓋單元開(kāi)發(fā)階段期間，必須定期地測(cè)量排氣門(mén)的實(shí)際運(yùn)行溫度以便避免在終端產(chǎn)品運(yùn)行過(guò)程中熱負(fù)載過(guò)高。
[0045]在圖1中，汽缸蓋單元10還具有光道24，該光道形成在殼體12中并且具有被分配給氣門(mén)18的開(kāi)口 26。光道24以光學(xué)方式連接至紅外檢測(cè)器28，以便總體上通過(guò)光道24檢測(cè)氣門(mén)18所發(fā)出的紅外福射30。紅外檢測(cè)器28連接至控制單元32，該控制單元被設(shè)計(jì)成用于